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高速相機工作原理和高速攝影在流體力學中的應用

2020-08-27 14:04:27

次

高速相機可以在很短的時間內(nèi)完成對高速目標的快速、多次采樣，當以常規(guī)速度放映時，所記錄目標的變化過程就清晰、緩慢地呈現(xiàn)在我們眼前。高速相機技術(shù)具有實時目標捕獲、圖像快速記錄、即時回放、圖像直觀清晰等突出優(yōu)點。

高速運動目標受到自然光或人工輔助照明燈光的照射產(chǎn)生反射光，或者運動目標本身發(fā)光,這些光的一部分透過高速成像系統(tǒng)的成像物鏡。

經(jīng)物鏡成像后，落在光電成像器件的像感面上，受驅(qū)動電路控制的光電器件，會對像感面上的目標像快速響應，即根據(jù)像感面上目標像光能量的分布，在各采樣點即像素點產(chǎn)生響應大小的電荷包，完成圖像的光電轉(zhuǎn)換。帶有圖像信息的各個電荷包被迅速轉(zhuǎn)移到讀出寄存器中。

讀出信號經(jīng)信號處理后傳輸至電腦中，由電腦對圖像進行讀出顯示和判讀，并將結(jié)果輸出。因此，一套完整的高速成像系統(tǒng)由光學成像、光電成像、信號傳輸、控制、圖像存儲與處理等幾部分組成。

高速攝影在工業(yè)應用中應用廣泛，高速相機能拍攝到肉眼無法看清楚的圖像和運動過程。流體力學中的湍流、流體的流速、流場、氣泡、沸騰、兩相流等運動規(guī)律的觀察和分析更是少不了高速相機的參與。如用多頭型高速攝影機拍攝的石頭進入水中一剎那的細節(jié)。通過高速相機影像，研究人員能夠了解石頭水下的受力情況，并通過流體動力學，分析出為何石頭能在水面上連續(xù)多次漂浮。